JP2005059251A - 光量制御装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の発光素子LD1、LD2と、複数の発光素子からの光を受光する共通の受光素子11と、複数の発光素子を順に点灯させる走査回路900と、受光素子からの受光信号と目標光量に対応した信号に基づいて光量制御時の制御信号を作成する誤差増幅器600と、制御信号に基づいて前記走査回路で選択した発光素子を駆動する駆動手段100とを備えた光量制御装置において、発光素子の駆動状態を反映する駆動に関する時系列信号を生成し、該時系列信号それぞれの最終値を、前記走査回路への走査信号を元に前記複数の発光素子に関連付ける対応付け回路800を具備する。
【選択図】 図11
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の駆動制御に関し、特にレーザゼログラフィにその光源として用いられるレーザ素子の駆動に用いて好適な光量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザ素子を光源とするレーザゼログラフィの分野では、より高解像度化、より高速化の要求が強くなってきている。入力画像データに応じてレーザ素子の駆動をオン/オフ制御する速度(以下、変調速度と記す)には限度がある。レーザ光のビーム数を1本とした場合には、主走査方向の解像度のみならず、副走査方向の解像度をも上げようとすると、変調速度が犠牲にならざるを得ない。したがって、変調速度を上げずに副走査方向の解像度を上げるためには、レーザ光のビーム数を増すしかない。レーザ光のビーム数を例えば4本にした場合は、変調速度が1本の場合と同じと仮定すると、主走査・副走査方向の解像度を2倍に向上できる。
【0003】
レーザゼログラフィにその光源として用いられる半導体レーザは、レーザ光が活性層と平行な方向に取り出される構造の端面発光型レーザ素子(以下、端面発光レーザと記す)と、レーザ光が活性層に垂直な方向に取り出される構造の面発光型レーザ素子(以下、面発光レーザと記す)とに大別される。従来、レーザゼログラフィでは、レーザ光源として一般的に端面発光レーザが用いられていた。
【0004】
しかしながら、レーザ光のビーム数を増やすという観点からすると、端面発光レーザは技術的に難しいとされており、構造上、端面発光レーザよりも面発光レーザの方がレーザ光のビーム数を増やすのに有利である。このような理由から、近年、レーザゼログラフィの分野において、より高解像度化、より高速化の要求に応えるために、レーザ光源として、多数のレーザ光ビームを出射可能な面発光レーザを用いた装置の開発が進められている。
【0005】
ところで、面発光レーザを用いたレーザ駆動装置ではレーザビーム数が多いため、従来の端面発光レーザを使った場合のようにレーザに異常が発生しても画質がわずかに落ちる程度のため、そのまま使い続けることになる。しかし画像によってはこのようなレーザの劣化が画像に出るため、レーザに異常があった場合には速やかに交換されねばならない。また面発光レーザでは画像を送出するタイミングパルスをレーザを発光させて作っているが、面発光レーザは1ビーム当たりの光量が端面発光レーザと比較し小さいため、位置精度を悪化させないように中央付近のレーザビームを複数点灯している。
【0006】
従来のシングルレーザを前提としたレーザ駆動回路では例えば特許文献4に記載されているように、レーザ駆動電流から劣化を検知するものがある。また面発光レーザのようなマルチ発光素子で異常な発光素子を検出するものとしては、特許文献1や特許文献2がある。また異常の検出方法としては特許文献4にあるようにレーザ駆動電流で検知するもの以外に、特許文献3にあるように受光レベルから異常を検知するものがある。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−263007号公報
【特許文献2】
特開2001−171165号公報
【特許文献3】
特開平3−232284号公報
【特許文献4】
特開2000−280520号公報
【発明が解決しようとする課題】
面発光レーザではビーム数が多いため1個のレーザが異常になってもたとえば異常になったレーザを除いて網点スクリーンを再構成したり、あるいは隣接ビームの光量を調整することで総光量を等しくし異常レーザによる画質劣化を最小に抑えることが可能である。またレーザを駆動する画像信号の出力タイミングを決めている同期信号を生成する際、精度を落とさないよう特定領域に集中し複数のレーザを点灯しているが、位置精度を落とさないように点灯するビーム数を最少にしているため、このうちのレーザが異常になり点灯しないと最悪同期信号が出なくなることもありえる。このような場合レーザが異常になったことを検知するだけでなく、どのレーザが異常かを検知できれば、できるだけ近接していて点灯してないレーザに切り替えられるため同期信号が出なくなるという最悪状態は避けることができる。これらの方式において、異常なレーザあるいは発光素子を特定する方法は特許文献1と特許文献2である。ところで、特許文献1では走査密度を変えるために使用するレーザを選択し発光させ異常を検知し、特許文献2では特定の発光素子を点灯または消灯するためのデータを駆動回路に送出して発光または消灯し、そのときの発光によって異常を判定しており、特定発光素子を点灯するための回路または特定の手順を必要としている。さらに特許文献1では記録動作を実行中に異常を判定しているため、たとえば非常に短いパルスだけで画像を記録するような場合には検出回路の応答速度の制約からパルス電流が平均化され、連続点灯時と比較し少ない光量あるいは少ない駆動電流として検出されるので、たとえ異常ではなくとも異常と検知する誤判定の可能性が残る。
【0008】
また、上記異常が発生したレーザの特定方法における課題の他、レーザの異常検出方法についても改善すべき課題がある。レーザの異常検出方法は多数提案されている。たとえば特許文献4では駆動電流によって異常を検知するものだが、このような駆動電流により異常を判定する検知方法一般に共通する問題として、駆動電流だけではレーザの異常を高い信頼性で判断できないことである。つまりレーザにはばらつきがあるため、駆動電流に違いがある。さらに個別ばらつきに加え同一光量となる駆動電流は温度によって変わる。このためレーザ毎の特性に加え、劣化状態や環境なども考慮しないと正常に動作しているのに異常と判定される可能性がある。一方、特許文献3は目標光量よりも低い参照信号を基準に、これよりも受光器からの信号が低いと異常と判定するものである。特許文献3に記載の実施例では参照信号を目標光量に対し5%低い値としているが、例えば劣化が進んで自動光量制御によって駆動電流が最大電流となった状態でようやくこの参照光量の5%を越えていたとしても、これは正常とは言えない。正常な状態とは、光量制御の負帰還で目標光量に一致している状態である。しかし実際には負帰還を行なう差動増幅器のオフセットがCMOSの場合で20mV程度、またCMOSではゲインが60〜80dBと低いため、差動増幅器の出力が数V変化するのに必要な入力の差電圧は数mV必要である。このため目標光量と一致したかどうかはこの誤差を考慮して考えなければならないが、これを検知するための比較器も同様のばらつきを含んでいるとさらに精度は低下する。つまり光量制御を行なっている差動増幅器の入力側では数10mVの誤差を含んだ判定となる。一方面発光レーザではレーザ光量によってレーザの広がり角度が変化するため、感光体への露光には中央付近の光だけを使用している。このため光量制御でも感光体に向かうレーザの一部を使っているため、受光器に入射する光は全体の数%と小さい。
さらに面発光レーザでは、1本あたりの光量が端面発光レーザより一桁小さい。
このため受光器からの電流は端面発光レーザの場合と比較し1/100の数μAとなる。差動増幅器の入力にはこの電流を電圧に変換しているが、応答速度を考えると抵抗値はせいぜい10kΩ程度となり、この結果出力電圧は数10mVで差動増幅器のオフセットばらつきと同程度になる。このことから差動増幅器の入力電圧からレーザの異常を判定するのは非常に難しいことがわかる。
【0009】
本発明は上記従来技術の問題点を解決し、レーザの異常を高い信頼性で検知すると共に、どのレーザが故障しているかを特定できる光量制御装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項1に記載のように、複数の発光素子と、複数の発光素子からの光を受光する共通の受光素子と、複数の発光素子を順に点灯させる走査回路と、受光素子からの受光信号と目標光量に対応した信号に基づいて光量制御時の制御信号を作成する誤差増幅器と、制御信号に基づいて前記走査回路で選択した発光素子を駆動する駆動手段とを備えた光量制御装置において、発光素子の駆動状態を反映する駆動に関する時系列信号を生成し、該時系列信号それぞれの最終値を、前記走査回路への走査信号を元に前記複数の発光素子に関連付ける対応付け回路を具備する光量制御装置である。上記構成の対応付け回路を用いているので、個々の発光素子の駆動状態を知ることができる。
【0011】
上記光量制御装置において、請求項2に記載のように、前記対応回路がカウンタである構成とすることができる。
【0012】
上記光量制御装置において、請求項3に記載のように、前記時系列信号が光量モニタ信号を元にする信号である構成とすることができる。
【0013】
上記光量制御装置において、請求項4に記載のように、前記時系列信号が駆動電流を元にする信号である構成とすることができる。
【0014】
上記光量制御装置において、請求項5に記載のように、前記時系列信号が差動増幅器の入力差動電圧を元にする信号である請求項1記載の光量制御装置。
【0015】
本発明はまた、請求項6に記載のように、発光素子と、発光素子からの光を受光する受光素子と、受光素子からの受光信号と目標光量に対応した信号に基づいて光量制御時の制御信号を作成する誤差増幅器と、制御信号に基づいて発光素子を駆動する駆動手段とを備えた光量制御装置において、前記誤差増幅器の出力電圧が受光信号に影響する範囲の外にあることを検知する検知回路を具備する光量制御装置である。増幅後の信号を用いて検知しているので、簡易な回路で発光素子の状態(異常があるかどうか)を判定することができる。
【0016】
請求項1から5に記載の光量制御装置において、請求項7に記載されているように、前記誤差増幅器の出力電圧が受光信号に影響する範囲の外にあることを検知する検知回路を具備する構成とすることができる。請求項6記載の検知回路と同じ検知回路を請求項1から5の光量制御装置に適用することができる。
【0017】
請求項7記載の光量制御装置において、請求項8に記載されているように、前記対応付け回路は、前記複数の発光素子に関連付けられた前記時系列信号それぞれの最終値と、前記検出回路の出力信号とに応じて発光素子毎に発光素子の状態を示す信号を出力する構成とすることができる。これにより、受光信号が微小であっても精度よく発光素子を特定しつつ異常判定を行うことができる。
【0018】
請求項5の光量制御装置において、請求項9に記載されているように、前記差動増幅器の差動電圧範囲が、差動増幅器初段の能動負荷の制御電位を差動電流源電流値の1/2よりも増加させて設定した構成とすることができる。この構成により、簡易な構成で異常発生の有無を検知することができる。
【0019】
請求項9の光量制御装置において、請求項10に記載されているように、前記差動増幅器の差動入力にオフセットをキャンセルする回路を有する構成とすることができる。この構成により、異常検出の精度が向上する。」
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の原理について説明する。
【0020】
まず、レーザを特定する方法について説明する。本発明の光量制御装置は、図1に示すように、複数の発光素子LD1、LD2と、複数の発光素子からの光を受光する共通の受光素子11と、複数の発光素子を順に点灯させる走査回路900と、受光素子11からの受光信号と目標光量に対応した信号(基準信号)に基づいて光量制御時の制御信号を作成する誤差増幅器600と、制御信号に基づいて前記走査回路900で選択した発光素子を駆動する駆動部100とを備えた構成である。
【0021】
このような光量制御装置を用いた発光素子LD1、LD2の自動光量制御時において、走査回路900によって駆動回路が順に駆動されて誤差増幅器600により光量制御が行なわれる。このときの駆動状態に関係する信号(たとえば受光信号)を、その発光素子の制御期間における最終の信号(タイミング)を、走査制御回路950が出力する走査信号を元にその発光素子と対応付ける。光量制御は時分割で行なわれるため、すべてのレーザの光量制御にはレーザビームの数だけ時間がかかる。レーザビームの1スキャンの時間を1msecとすると、ビーム数が32本では1つのレーザを光量制御するのに4μsecかかったとして128μsec必要となる。その分画像領域の時間が短くなるため、たとえば画像データのクロックを速くするなど必要となる。したがって光量制御をなるべく短く終了させなければならない。光量制御の時間は最短で光量制御の負帰還が収束するまでの時間で、通常この最短時間となるように走査タイミングは決められている。このため、各発光素子の光量制御における最終時の状態が光量制御の状態を正しく反映している。そこで、この各発光素子制御時の最終時の駆動状態を表す信号を、走査信号から特定したその発光素子の状態を表す信号として検知する。
【0022】
次に、検知の信頼性を向上させる本発明の原理を説明する。光量制御が正常に行なわれたかどうかを判定するには、誤差増幅器600の差動入力が一致したことを検知すればよいが、誤差増幅器600のゲインが低く正常に動作しても入力の差電圧が数mV必要なこと、一方誤差増幅器600のオフセットばらつきがCMOSの場合20mV程度あることなどから検知が難しいことがある。しかし、誤差増幅器600の出力側で検知すれば精度の問題を回避できる。つまり負帰還が正常に行なわれていれば(受光器11、誤差増幅器600及び駆動部100はフィードバックループを形成している)、発光素子を駆動している状態のどこかで平衡状態になっているはずで、電源側、あるいはGND側に振り切れていれば負帰還が正常に行なわれていないと判断できる。実際、駆動部100を構成する駆動回路1131、1132がPMOSからなるソース型電流源であれば、電源電圧からPMOSの閾値電圧低い電圧よりも誤差増幅器出力が高いと、PMOSトランジスタはOFF状態のため発光素子を制御できないので負帰還が異常と判断される。この方式によれば、入力側の電圧を誤差増幅器600のゲイン倍大きな信号で判定できるため簡易な回路で異常を判定することが可能となる。
【0023】
以上説明した原理を用いた本発明の実施の形態を、以下に添付図面を参照して説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示す図である。光量制御装置は、複数の発光素子LD1、LD2に共通に設けられた受光器11、前記誤差増幅器(以下、APC回路という場合もある)600及び駆動部100を有する。受光器11、APC回路600及び駆動部100はフィードバックループを形成し、各発光素子LD1、LD2の発光光量が目標光量になるように自動的に制御する機能を持つ。
【0024】
駆動部100は、発光素子LD1、LD2を駆動する。図1では便宜上2つの発光素子LD1、LD2のみを示しているが、実際にはより多くの発光素子が駆動部100に接続されている。発光素子LD1、LD2は例えば面発光ダイオード(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)である。受光器11が複数の発光素子LD1、LD2に共通に設けられている。受光器11は例えばフォトダイオードからなり、発光素子LD1、LD2から発せられる光を受光し、その光量に応じた光電流Ipdを出力ラインL上に出力する。
【0025】
走査回路900は、光量制御装置の外部から走査信号を受けて駆動回路1000内へ駆動信号を送出する。駆動回路1000は、誤差増幅器600、サンプルホールド回路110、駆動部113、及び最終状態検出回路850を含む回路である。最終状態検知回路850は走査制御回路950からの走査信号を受けて、各発光素子LD1、LD2の光量制御の最終状態での駆動状態を反映する信号を出力する。この信号は対応付け回路800に出力される。対応付け回路800は、最終状態検地回路850の出力信号と走査制御回路950からの走査信号とを用いて、現在駆動されている発光素子を特定するとともに、最終状態検知回路850が出力する信号が異常状態を示しているときに、異常チャネル信号を発生する。
【0026】
〔第2実施形態〕
図2は、本発明の第2の実施形態による光量制御装置を示す図である。図2では対応付け回路800として、デジタルカウンタを使用した場合を示している。デジタルカウンタ800は、走査回路900へのパルス数をカウントして、そのとき検知されている検知信号がどのチャネルに対応するかを対応付けることができる。また、各時系列信号における各チャネルの制御最終状態にあるかどうかの判定は、走査回路900が次のチャネルへのシフトする際のタイミングであるカウントアップのタイミングで検知することで可能である。
【0027】
〔第3実施形態〕
図3は、本発明の第3の実施形態による光量制御装置を示す図である。図3では、最終状態検知回路850における最終状態検知の対象を、受光器11が出力する光電流である受光信号(光量モニタ信号)とした場合を示している。発光素子LD11、LD12ごとに時系列的に行われる光量制御において、最終状態検知回路850は、光量モニタ信号が一定レベル範囲内に入っているかどうかを検知して、検知した結果を時系列信号として出力する。対応付け回路800はこの時系列信号と走査制御回路950からの走査信号とを対応付けることで、異常レーザを特定することができる。
【0028】
〔第4実施形態〕
図4は、本発明の第4の実施形態による光量制御装置を示す図である。図4(a)では、最終状態検知回路850における最終状態検知の対象を、発光素子LD1、LD2に供給される駆動電流とした場合である。発光素子LD1、LD2への駆動電流はそれぞれ個別に供給されており、そのままでは時系列信号とならない。そこで図4では、個々の駆動回路1131、1132を構成する電流源(図4では、チャネル毎に2つの電流源を模式的に示す)に駆動電流:モニタ電流=n:1(ここでnは消費電流と精度の点で決めるが、100程度が好ましい)となるようにカレントミラーを構成し、そのモニタ電流側の出力をすべての駆動回路で共通に接続して最終状態検知回路850の入力としている。これにより、最終状態検知回路850はカレントミラーで生成された駆動電流の複製を時系列信号として受け取り、これを対応付け回路800に出力する。対応付け回路800は、受け取った時系列信号を走査制御回路950からの走査信号に対応付けることで、駆動電流が異常だったチャネルの特定、つまり異常な発光素子を特定することができる。なお、図4では走査回路900が走査制御回路950からの走査信号に従いスイッチ110、スイッチ1141、1142を切り替えるように図示してある
駆動電流を検出する方式として、精度がやや低くなるが誤差増幅器600の出力電圧で検出することもできる。誤差増幅器600の出力は実際には発光素子LD1、LD2の駆動電流源を制御しているが、駆動電流源が入出力特性が非線形のトランジスタであると誤差増幅器600の出力だけでは駆動電流を知ることはできない。そこで、図4(b)では駆動回路1131、1132と同一構成の相似回路(ダミー回路)113a、113bを利用し、最少駆動電流と最大駆動電流とに対する駆動電流源の制御電圧をそれぞれ発生させ、比較器144によってそれらの電圧が正常範囲にあるかどうかを判定している。上記制御電圧の発生には、オペアンプ146と148を用いる。オペアンプ146は、相似駆動回路113aの出力を抵抗で取り出し、これを最大駆動電流設定値と比較し、比較結果を相似駆動回路113aと比較器144に出力する。また、オペアンプ148は、相似駆動回路113bの出力を抵抗で取り出し、これを最小駆動電流設定値と比較し、比較結果を相似駆動回路113bと比較器144に出力する。この方式によれば個々の駆動回路を修正することなく、全駆動回路で共通である誤差増幅器600に最小または最大駆動電流に対する制御電圧を発生させて、誤差増幅器600の出力と比較することで駆動電流異常を検知することができる。
【0029】
〔第5実施形態〕
図5は、本発明の第5の実施形態による光量制御装置を示す図である。図5(a)では、最終状態検知の対象を誤差増幅器600の入力差動電圧とした場合である。自動光量制御時の負帰還によって誤差増幅器600の入力差動電圧はほぼ一致するので、最終状態検知回路850は差電圧が一定範囲に入ったかどうかを判定し、判定結果を、対応付け回路として機能するカウンタ800に出力する。カウンタ800は、走査信号を形成するクロックCKとリセット信号RESETを用いて上記判定結果と発光素子LD1、LD2とを対応付けることで、光量制御が異常なチャネルを特定することができる。
【0030】
図5(a)に示す方式では、オフセットばらつきや誤差増幅器600のゲインが有限であることを考慮することが好ましい。このようなばらつきを回避する方法として、オフセットをキャンセルして測定することが考えられる。この測定方法として図5(b)、(c)に示す形態が考えられる。このオフセットキャンセルは、オフセットの検知とオフセットの補償と二つのステップで動作する。オフセットの検知は図5(c)に示すように600、701、702をバッファ状態としてそれぞれのオフセットを電圧計V1,V2,V3で測定する。その測定したデータを次の補償のステップで図5(b)に示すように600、701、702の非反転入力側に接続し、オフセットをキャンセルする。実際の回路では通常電圧計と電圧源をコンデンサで行なう。この方式によれば精度を高めることができるものの、回路が複雑となり、またオフセットキャンセルの電圧を取り込む期間を必要とする。
【0031】
〔第6実施形態〕
図6は、本発明の第6の実施形態による光量制御装置を示す図である。図6の構成は、誤差増幅器600で光量制御の負帰還が正常かどうかを誤差増幅器600の入力側に加えて出力側の電圧を検知することで誤差増幅器600が持つオフセットに左右されず高い精度で異常を検知する方法である。すなわち、入力側がばらつきも含め異常と判定されない程度に大きく設定した差電圧以内であった場合に、出力電圧が負帰還制御が正常に行なわれている場合には、あり得ない電圧となっていないかを検知して異常を判定している。この方式によれば誤差増幅器のゲインが少なくとも1000倍程度あるため入力側で1mVの電圧を出力側では1Vで検出できるため比較器のオフセット誤差が問題ならず、差動増幅器600に限らず簡易な様々な方式での検知が可能になる。図6において、入力範囲検知回路620は、その入力が誤差増幅器600の反転及び非反転入力端子に接続され、両者の差電圧の大きさから入力側の異常の有無を判定する。出力範囲検出回路640は、その入力が誤差増幅器600の出力端子に接続され、誤差増幅器600の出力電圧が上記あり得ない電圧であるかどうかを判定する。なお、図6の構成を含む光量制御装置の全体構成及び動作については、図11及び図12を参照して後述する。
【0032】
〔第7実施形態〕
図7は、図6の出力範囲検知640の回路構成を詳細に示す図である。誤差増幅器600の出力が電源電圧とGNDに振り切れてないかを比較器710、711によって判定している。ここで比較器711の比較基準電圧は駆動回路1000と同じPMOSトランジスタで生成しているが、これはPMOSトランジスタがゲート電圧が(電源電圧―PMOSの閾値電圧)以下になるとトランジスタがOFFして駆動電流が流れず、負帰還が正常に行なわていればこのような電圧はありえないため、これを検知している。また710は、PMOSトランジスタがGND側に振り切れた場合というのは、発光素子の駆動電圧がLEDや半導体レーザの場合最低でも2V程度あり、トランジスタが飽和領域ではなく線形領域で動作していることになるため、異常と判定するために接続してある。トランジスタは、線形領域では発光素子駆動電流の定電流性が失われ光量の変動が大きくなることがありえるが、特に光量変動が問題にならないのであれば負帰還の異常だけを判定する比較器711のみでもかまわない。当然のことながら、このような構成は図7での構成についてであって、回路形態に応じて負帰還が正常に行なわれている電圧というのは異なっているため、各形態に応じて比較器710、711の基準電圧を設定する必要がある。
【0033】
〔第8実施形態〕
図8は、図6の別の詳細図である。誤差増幅器600の入力の差電圧を測定しただけでは、たとえば両電圧が一致しながら電源側に振り切れた場合、あるいはGND側に振り切れた場合は、比較の入力範囲を越え正常な判定が不可能になる。そこで図8は比較器704、705、707、708によってそれらの電圧が振り切ってないかどうかも検出している。
【0034】
〔第9実施形態〕
図9は図8のより簡易な回路で実現した場合である。図9(a)において、比較器701,702と電圧範囲を設定するための二つの電圧源が差動出力の1個の差動増幅器703、比較器704,705が1個の差動増幅器706で、比較器707,708が1個の差動増幅器709で構成されている。図9(a)の具体的回路構成を図9(b)に示す。通常の差動増幅器600の入力段における能動負荷のゲート電位に能動負荷を構成するトランジスタそれぞれに差動トランジスタの電流源電流値の1/2以上が流れるように設定する。この電流を1/2よりも大きくするほど入力の異常と判定する差電圧を大きくすることができる。
【0035】
〔第10実施形態〕
図9の簡易型の比較器を用いた場合も、オフセットばらつきを生じる可能性がある。このオフセットばらつきをキャンセルする方法として図10(a)、(b)の方法が考えられる。図10(b)のように、誤差増幅器600はバッファとして動作させておき、そのオフセットをV1として測定し、また比較器703のオフセットは平衡出力を不平衡出力に変換するためのアンプ714で増幅し、全体でバッファとして動作させ、そのときのオフセットをV2として測定する。測定したV1,V2は図10(a)に示すように、誤差増幅器600と比較器703の入力に電圧源として挿入し、オフセットをキャンセルする。
【0036】
〔第11実施形態〕
図11は、誤差増幅器600の入力の差電圧を入力範囲検知回路620でモニタすると同時に、出力範囲検知回路640で誤差増幅器600の出力電圧もモニタしておき、光量制御時の負帰還が正常に動作しているかを判定する。回路620と640の出力はオアゲート660を介して対応付け回路であるカウンタ800に送る。カウンタ800は、その時点で光量制御している発光素子を特定し、その発光素子の光量制御終了時のレベルから異常かどうかを判定する。そのときのタイムチャートが図12である。シフトレジスタで構成された走査回路900で発光素子1信号(発光素子LD1をオンにする信号)あるいは発光素子2信号(発光素子LD2をオンにする信号)によって時分割で光量制御が行なわれる。誤差増幅器600の入力には基準信号と受光信号とが入力される。基準信号は一定値であるが、受光信号は光量制御のたびに基準信号とのわずかなずれを補うように制御され最終値へと収束し、その発光素子の光量制御を終了する。その終了直前の信号を検知、判定し、それをch判定回路によって特定の発光素子を対応付けている。
【0037】
〔第12実施形態〕
次に、図13から図15を参照して、本発明の第12実施形態に係る光量制御装置について説明する。
【0038】
図13は、本発明の第12実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示す図である。図13において、光量制御装置10は複数個の発光素子を駆動する。図6の構成では、光量制御装置10は32個の発光素子LD1〜LD32を駆動する。換言すれば、光量制御装置10は32チャネル構成である。各発光素子LD1〜LD32は面発光ダイオード(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)で形成され、マトリクス状に配置されている。光量制御装置10は例えばICチップで形成され、内部に以下に説明する回路を備える。
【0039】
光量制御装置10は各チャネル毎に、つまり発光素子LD1〜LD32毎にドライバ1001〜10032を有する。また、光量制御装置10は各チャネルに共通の制御部として、共通制御電位設定回路200、電流アンプ300、光量モニタ400、強制点灯回路500、前述の誤差増幅器に相当するAPC回路600を有する。電流アンプ300は、前述した第1から第4実施形態に係る構成を有する。強制点灯回路500はAPC回路600の負荷の大きさを調整でき、かつ画像信号の描画開始位置を決めるために必要な発光素子の強制点灯機能を備えたものである。
【0040】
ドライバ1001〜10032は、上記各チャネルに共通の制御部からの信号を、バス150を介して受け取り、それぞれ発光素子LD1〜LD32を駆動制御するための制御を行う。具体的には、ドライバ1001〜10032は各発光素子LD1〜LD32の光量制御を行うAPC制御と、APC制御後の変調制御とを行う。後述するように、APC制御では、ドライバ1001〜10032は発光素子LD1〜LD32に印加する電圧と電流との両方を制御する。電圧駆動時、ドライバ1001〜10032は各端子COUTを介して、発光素子LD1〜LD32のカソードにそれぞれ接続されているコンデンサCd1〜Cd32を制御する。
電流駆動時、ドライバ1001〜10032は各端子LDOUTを介して、各発光素子LD1〜LD32に流れる電流量を制御する。
【0041】
ドライバ1001〜10032は複数個ずつが、端子LDCOMを介して共通に接続されるとともに、負荷105に接続されている。図6の構成では、ドライバ1001〜1004のLDCOM端子は共通に接続され、一端がグランドに接続された負荷105の他端に接続されている。各ドライバ1001〜10032は対応する発光素子を駆動していないときには、駆動電流に対応する電流(相補出力)を出力する。この電流を負荷105に流すことにより、発光素子の点灯の数等に依存することなく常に一定の電流が光量制御装置10に流れるようにして、動作の安定化を図っている。
【0042】
光量制御装置10は、各発光素子LD1〜LD32のレーザ光量をAPC制御で適切な値に設定した後、変調制御を行う。APC制御の概略は次の通りである。まず、発光素子LD1のレーザ光量を調整する。ドライバ1001は発光素子LD1を駆動する。各発光素子LD1〜LD32に共通に設けられた受光器PD(例えばフォトダイオードであって、前述の受光器11に相当する)には、発光素子LD1のレーザ光量に応じた電流が流れる。電流アンプ300は受光器PDに流れる電流に対し、スイッチSWSaをオンし、電流源450からの加算電流を加算した電流を低インピーダンスで受けて増幅する。この場合、スイッチSWSbがオンすることで電流源460から供給される基準電流で加算電流を相殺し、残った電流を基準電圧Vref2に接続された抵抗に供給して電流アンプ300が出力する電流を電圧に変換し、この電圧(検出電圧という)を、スイッチSW19を介してAPC回路600に出力する。APC回路600はオペアンプ61と、1つのスイッチ(SWfb1〜SWfb32の何れか1つ)とコンデンサ(Cfb1〜Cfb32の何れか1つ)との直列回路とを複数個備える。図1〜図5に示すAPC回路600は、図14のオペアンプ61に相当する。各直列回路はオペアンプ61の出力端子と反転入力端子との間に接続されている。各直列回路はサンプルホールド回路を構成する。1つのサンプルホールド回路が1つの発光素子に対応する。例えば、スイッチSWfb1とコンデンサCfb1とのサンプルホールド回路は、発光素子LD1に対応する。同様に、スイッチSWfb32とコンデンサCfb32とのサンプルホールド回路は、発光素子LD32に対応する。
【0043】
オペアンプ61は、発光素子LD1を駆動したときの差電圧を増幅しバス150の対応する信号線に出力する。ドライバ1001はこの差電圧がゼロになるように発光素子LD1に与える駆動電流を変化させる。これにより、発光素子LD1のレーザ光量が変化し、受光器PDに流れる電流量が変化する。受光器PDに流れる電流に応じた検出電圧が電流アンプ300からAPC回路600に出力される。このようなフィードバック制御により、電流アンプ300の入力出力に加えられた加算電流は相殺される結果消え、APC基準電圧Vrefで発生した基準電流に対応するレーザ光量となるように発光素子LD1の駆動状態を設定する。なお、この駆動状態の設定とは、発光素子LD1に与える駆動電圧と駆動電流の両方をAPC基準電圧Vrefに対応する値に調整することを意味している。
最終状態検知回路850は誤差増幅器600の入力に設けられた範囲検知回路620と出力に設けられた検知回路640とからなる。詳細の基本回路は図6及び図11で示したものであり、これを32レーザにまで拡張している。これらの最終状態検知回路850によって得られた負帰還時の状態を時系列信号として取り出し、走査回路900と同じ走査信号で駆動される対応付け回路800によってそれぞれの最終電圧がどのレーザを光量制御しているかの特定を可能にしている。
【0044】
このようにして発光素子LD1を制御している間、APC回路600の32個のサンプルホールド回路のうち、スイッチSWfb1のみがオンとなっており、発光素子LD1のレーザ光量がAPC基準電圧Vrefに相当する値に収束する際の電圧がコンデンサCfb1に蓄積される。以下同様に、発光素子LD2〜LD32を順番に1つずつAPC制御する。
【0045】
なお、後述するように、APC制御は2回行うことが好ましい。2回目のAPC制御では、1回目のAPCでオンしていたスイッチSWSaをオフする。電流アンプ300の出力側に供給されている相殺電流は基準電流+加算電流(補正電流Iαに相当する)がそのままであるため、受光電流Ipdは基準電流I1+加算電流Iαに対応する電流で制御が行われる。APC回路600中の32個のサンプルホールド回路を1回目及び2回目のAPC制御で共通に用いることができるが、2回目のAPC制御用に新たに32個のサンプルホールド回路を設けてもよい。
【0046】
光量モニタ回路400は、電流アンプ300に流れる電流から各発光素子LD1〜LD32のレーザ光量を示す光量モニタ信号を出力するもので、前述の図1〜図4に示す構成のいずれかを有する。
【0047】
強制点灯回路500は、APC制御を行う前に必要となる同期信号を生成する回路である。光量制御装置10が組み込まれる複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像処理装置では、画像を描画する位置を正確に決定するために、描画開始位置の少し手前に光センサを設け、発光素子が出力する光が光センサを横切るタイミングに基づき描画開始位置を決定している。
【0048】
図15に、本発明の光量制御装置を備える画像形成装置の一態様であるレーザゼログラフィにおけるレーザ走査系の構成例と、各センサ出力とを示す。レーザゼログラフィ装置におけるレーザ光走査系の基本的な構成は、次の通りである。
レーザ光源10dから出射されたレーザ光は、レンズ15、ポリゴンミラー12及びレンズ13、14を介して感光体表面16に照射される。そして、ポリゴンミラー12の回転により、上記レーザ光が感光体表面16を繰り返し走査する。
また、レーザ光源10dから出射されたレーザ光の一部は、半透過型ミラー19を介して受光器11に入力する。図13において、このときの受光器11の出力を光量制御センサ出力として示し、描画開始位置の少し手前に設けられた光センサの出力をSOS(Start of Scan)センサ出力として示す。APCのための領域は、走査領域の前後に設けられている。なお、参照番号18は前述した光量制御装置10に相当する。
【0049】
前述したように、発光素子LD1〜LD32の個々のレーザ光量は端面レーザに比べ小さいので、複数個を同時にONさせて、SOSセンサ上を走査する。この場合、特に二次元に配列された発光素子のうち、中央部分に位置する複数の発光素子のみをONすることが好ましい。しかしながら、APC制御では発光素子を1つずつONさせて条件設定(フィードバックループのゲイン)を行っているため、所定数の発光素子を同時にONさせてしまっては、APC制御のフィードバックループが発振してしまう可能性がある。従って、この問題点を解決するために、強制点灯回路500は、変調信号(変調データ)に応じて電流アンプ300の負荷の大きさを変化させる。つまり、ONすべき発光素子の数に応じた負荷を電流アンプ300の出力に接続する。図示する構成では、複数の抵抗がスイッチを介して電流アンプの出力に接続されている。オペアンプ61に着目すれば、強制点灯回路500は、ONすべき発光素子の数に応じて電流電圧変換ゲインを小さくし全体として負帰還のゲインが変わらないようにする。このような構成により、常に1つの発光素子のみをONさせた状態と等価な状態が得られるため、換言すれば、フィードバックループのゲインは1つの発光素子のみをONさせた状態の値となる。この結果、フィードバックループが発振してしまうのを防止することができる。
【0050】
共通制御電位設定回路200は、各ドライバ1001〜10032内で必要とされる各種の電流を生成するために必要な制御電位を生成する回路である。図6の構成では、共通制御電位設定回路200は、各ドライバ1001〜10032内で流れるバイアス電流を設定するための共通電位を生成する回路と、オフセット電流を生成するための共通電位を生成する回路とを備えている。バイアス電流とオフセット電流とは典型的な例であって、各ドライバ1001〜10032は駆動と制御に必要なその他の電流を生成するために必要な制御電位を設定することができる。バイアス電流設定用の共通制御電位は、演算増幅器(オペアンプ)211、電流源212,213及び負荷214,215を含む回路で生成される。オフセット電流設定や他の電流設定用の共通制御電位もそれぞれ同様の回路で生成される。外部からのバイアス電流設定信号に応じて、電流源212は指示された電流を負荷214に供給する。負荷214の端子電圧がオペアンプ211のプラス側端子に与えられる。定電圧源216に接続された定電流源213は、オペアンプ211の出力に応じた電流を負荷215に流す。負荷215の端子電圧がオペアンプ211のマイナス側端子に与えられる。オペアンプ211は、電流源213がバイアス電流設定信号で設定されたバイアス電流と同一の電流を流すように電流源213を制御する。このときのオペアンプ211の出力信号は、バス150の対応するバス線に出力される。他方、定電圧源216のプラス側電圧がバス150の対応するバス線に出力される。このバス線は、夫々の共通制御電位に共通であって、かつ各ドライバ1001〜10032に共通である。このように、外部から設定されたバイアス電流値が差分電圧の形でバス150を介して各ドライバ1001〜10032に供給される。各ドライバ1001〜10032は後述するようにして、受け取った差分電圧からバイアス電流を生成する。この結果、たとえ定電圧源216の電源電圧が変動しても、上記電位差は一定となり、電源電圧の変動による影響を回避することができる。なお、オペアンプ211の出力電圧と定電圧源216の電圧とは、平衡二線で伝送することが好ましい。
【0051】
次に、図14を参照してドライバ1001〜10032の内部構成について説明する。各ドライバ1001〜10032は同一構成なので、以下では1〜32の添え字を省略し、単にドライバ100として説明する。
【0052】
ドライバ100は2つの乗算器21、22を有する。乗算器21は電流源30を制御するために設けられ、乗算器22は図6に示すコンデンサCd1〜Cd32のうちの対応する1つを制御するために設けられている。以下、便宜上、対応する1つのコンデンサをCdとし、図14に破線で示す。コンデンサCdはレーザへの駆動電圧が立ち上がる短い時間電圧源として機能する。電流源30は対応する発光素子LDに流す電流を生成し、電圧源として機能するコンデンサCdは対応する発光素子LDに駆動電圧を与える。
【0053】
ここで、面発光レーザの駆動電流と駆動電圧(端子電圧)との関係(電圧−電流特性)は、面発光レーザの内部抵抗が高いことから実用的な範囲では比例関係(直線関係)となり、また、駆動電流とレーザ光量との関係も実用的な範囲で比例関係(直線関係)となる。このような特性を踏まえて、1回目のAPC制御において電流源30の電流量は発光素子LDのレーザ光量が基準光量(第1の光量)となるように決められ、2回目のAPC制御においてレーザ光量が第2の光量となるように決められる。同様に、1回目のAPC制御においてコンデンサCdが蓄積する駆動電圧は発光素子LDのレーザ光量が基準光量(第1の光量)となるように決められ、2回目のAPC制御においてレーザ光量が第2の光量となるように決められる。これらの2つの値を用いた内挿又は外挿処理により、レーザ光量を任意の光量に補正することができるようになる。
【0054】
乗算器21と22は4象限アナログ乗算器を用いることができ、その乗算器に接続されるべき電圧源としてコンデンサを用いることができる。各乗算器21、22の入力は差動構成となっている。各乗算器21、22の+と−で表記された2つの差動入力をそれぞれV1a、V1b及びV2a、V2bとすると、差動構成の各乗算器21、22はIout=α(V1a−V1b)(V2a−V2b)で記述される電流を出力する。ただし、αは定数である。
【0055】
このようなレーザ駆動装置では、各乗算器21及び22の一方の入力端子(乗数端子)には補正信号が入力し、他方の入力端子(被乗数端子)には制御電圧が入力する。通常差動で構成する乗算器の相補出力の+側出力を利用した場合オフセット電流が存在するが上記各乗算器21及び22にオフセットが存在してもその出力に接続されたコンデンサC1、C2によりAPC時当該オフセットがキャンセルされる。補正信号は、レーザ光の走査位置によりレーザ光量が異なる状況を考慮したもので、レーザ光の走査位置に応じた制御電圧を有する。
【0056】
まず、第1のAPC制御により、第1の光量(基準値とする)を次のように設定する。スイッチSWSaはオン、SWSbはオフ、SW1はオフ、SW2はオフ、SW3はオフ、SW5−1はオン、SW5−2はオフ、SW5−3はオフ、SW5−4はオン、SW6−1はオン、SW6−2はオフ、SW6−3はオフ、SW6−4はオン、SW7はオフ、SW8はオン、SW11はオン、SW11−1はオン、SW11−2はオフ、SW12はオフ、SW13はオン、SW15−1はオフ、SW15−2はオン、SW16はオフ、スイッチSWSaをオンに設定する。また、第1の光量を設定する際には、各乗算器21及び22の乗数端子に0Vの補正信号を与える。この状態では、乗数が0であるため、被乗数端子にどのような制御電圧が入力されても各乗算器21及び22はオフセット電圧を出力する。また、図13に示すAPC回路600のオペアンプ61には、第1のAPC基準電圧Vref1が与えられる。オペアンプ61は、発光素子LDのレーザ光量が第1のAPC基準電圧Vref1となるような制御電圧を出力する。この制御電圧は図14のスイッチSW8、オペアンプ26、インバータ28及びスイッチSW11を通り、電流源30に与えられる。電流源30は受け取った制御電圧に応じた電流を発光素子LDに与える。また、オペアンプ26が出力する制御電圧はサンプルホールド回路のコンデンサC3−1に格納される。補正信号は0Vに設定されているため、乗算器21はオフセット電圧を出力する。よって、コンデンサC1は、上記制御電圧と乗算器21から出力されるそのオフセット電圧との差電圧で充電される。他方、図6のオペアンプ61が出力する制御電圧は、コンデンサC2に与えられるとともに、サンプルホールド回路のコンデンサC4−1に格納される。補正信号は0Vに設定されているため、乗算器22はオフセット電圧を出力する。よって、コンデンサC2には制御電圧と乗算器22のオフセット電圧との差電圧で充電される。
【0057】
そして、第2のAPC制御により第2の光量(これを補正光量という)を次のように設定する。スイッチSWSaはオフ、SWSbはオフ、SW1はオフ、SW2はオフ、SW3はオフ、SW5−1はオフ、SW5−2はオン、SW5−3はオン、SW5−4はオフ、SW6−1はオフ、SW6−2はオン、SW6−3はオン、SW6−4はオフ、SW7はオフ、SW8はオフ、SW11はオフ、SW11−1はオン、SW11−2はオフ、SW12はオフ、SW13はオン、SW15−1はオフ、SW15−2はオフ、SW16はオフ、SWSaをオフに設定する。また、第2の光量を設定する際には、各乗算器21及び22の乗数端子に所定電圧の補正信号を与える。更に、スイッチSWSaがオフになっていることからオペアンプ61は、第1のAPC制御に対し、電流源450の加算電流分、受光器PDからの光量が増大するように制御電圧を出力する。この制御電圧は図7のスイッチSW8、オペアンプ26、インバータ28及びスイッチSW5−2、SW5−3、乗算器21、抵抗R11、キャパシタC1を通り、電流源30に与えられる。電流源30は、受け取った制御電圧に応じ、受光器PDからの電流を、基準電流から、この基準電流に加算電流を加えた電流へと変化させる。また、オペアンプ26が出力する制御電圧はサンプルホールド回路のコンデンサC3−2に格納される。コンデンサC1は、上記制御電圧と乗算器21の出力との差電圧で充電される。第1のAPC制御において発光素子LDに与えられる電流をIとすれば、第2のAPC制御において発光素子LDに与えられる電流はI+ΔIと記述することができる。他方、図6のオペアンプ61が出力する制御電圧は、コンデンサC2に与えられるとともに、サンプルホールド回路のコンデンサC4−2に格納される。コンデンサC2には制御電圧と乗算器22の出力との差電圧で充電される。第1のAPC制御においてコンデンサC2に格納される電圧をVとすれば、第2のAPC制御においてコンデンサC2に格納される電圧はV+ΔVと記述することができる。
【0058】
ここではスイッチSW6−1、SW6−4をオン、SW6−2、SW6−3をオフしたが、2回目以降のAPCではSW6−3、SW6−1をオン、SW6−2、SW6−4をオフとしてもよく、この方が変調時と同じ条件のため精度向上が期待できる。
【0059】
発光素子LDの変調時には、レーザ光の走査位置に応じた光量補正量に対応した補正電圧が各乗算器21、22の乗数端子に入力される。それにより、乗算器22、コンデンサC2及びオペアンプ26で構成される電圧源から面発光レーザに印加される駆動電圧、及び電流源30から発光素子LDに供給される駆動電流の双方が同時に制御され、上記レーザ光の走査位置に応じて補正された光量にて発光素子LDの発光がなされる。
【0060】
コンデンサC1には直列に抵抗R11を接続する。すなわち、本実施形態では、コンデンサC1を含むサンプルホールド回路をローパスフィルタで構成する。
これにより、スイッチSW11のオン/オフを切り替えた際に発生する高周波ノイズを抑制できる。また、このローパスフィルタにはコンデンサC11を並列に接続する。これにより、ローパスフィルタの時定数に依って負帰還ループの位相が遅れることを防止できる。同様に、コンデンサC2に直列に抵抗R21を接続することで、これを含むサンプルホールド回路をローパスフィルタで構成する。
これにより、スイッチSW8のオン/オフを切り替えた際に発生する高周波ノイズを抑制できる。更に、コンデンサC2及び抵抗R21で構成されたローパスフィルタに、負帰還ループの位相遅れを防止するためのコンデンサC21を並列に接続し、負帰還ループでの発振を防止する。
【0061】
電圧印加時間調整回路80は、スイッチSW2を制御して発光素子LDに電圧を印加する時間を調整する。この電圧はコンデンサCdに蓄積された電圧である。前述したように、本実施形態では、発光素子LDに与える電圧と電流との両方を制御して発光素子LDを駆動する。発光素子LDを駆動する際、まず電圧で駆動し次に電流で駆動する。電圧駆動の電圧印加時間を調整可能にすることで、図6のLDOUT端からレーザまでの配線が長く立ち上がりに時間がかかる場合のように発光素子LDの実装状態に応じた電圧印加時間を適切に設定することができる。
【0062】
電圧印加時間調整回路80は、遅延回路81と排他的論理和回路82とを2組有する。2つの遅延回路81は、インバータ83で図示するように接続されている。遅延回路81は、電圧印加時間信号と変調信号とを受け取り、電圧印加時間信号に従って変調信号を遅延させる。一方の遅延回路81の出力信号と変調信号との排他的論理和をとり、その出力信号でスイッチSW2をオンさせる。この結果、出力信号は変調信号の立ち上がりで立ち上がり、遅延した変調信号の立ち上がりで立ち下がる第1のパルスと変調信号の立ち下がりで立ち上がり、遅延した変調信号の立ち下がりで立ち下がる第2のパルスを発生する。つまり、遅延回路81の遅延時間と同じパルス幅で電圧を変調信号の立ち上がり時と立ち下り時に印加するようになる。このようにして、適切な電圧印加時間を設定することが可能になる。同様に、他方の遅延回路81と排他的論理和回路82の作用によりスイッチSW1を制御しえOFFバイアスを供給することで、発光素子LDがオンからオフへの動作を制御する(高速化する)。
【0063】
電流生成回路70は、図13に示す共通制御電位設定回路200が出力する電流毎の差分電圧を受け取り、差分電圧に応じた電流を生成する。電流生成回路70のオペアンプ34と定電流源32とは基準共通電位と基準オフセット電位で形成される差分電圧を受け取り、差分電圧に応じたオフセット電流を生成する。オフセット電流はスイッチSW16を介して負荷24に流れる。オフセット電流に応じてコンデンサC2の端子電位が決まり、これにより電圧源として機能するコンデンサC2が発光素子LDに与える駆動電圧を調整することができる。駆動電圧を調整することで、駆動パルスをオーバーシュートさせ、短いパルス幅までレーザを追従させることでハイライトの再現性を高めることができ、駆動電圧を少し大きめに設定することで画像の輪郭を強調できるなど、画像に合わせてこれらを適宜設定することで画質の調整にも使用することができる。オペアンプ35と電流源31とは、基準共通電位と基準バイアス電位で形成される差分電圧をスイッチ75を介して受け取り、差分電圧に応じたバイアス電流を生成する。また、スイッチ75に接続される図中の電圧源が設定するOFFバイアス電圧を受けた電流源31は、OFFバイアス電圧応じたレーザ駆動電流を生成する。
【0064】
以上説明したように、第12実施形態に係る光量制御装置は、第1から第10の実施形態に係る作用、効果、つまりレーザを特定しつつ、高い精度で異常を検知する、上述した他の様々な特徴を備えた装置である。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光量制御時のレーザ駆動状態を反映した時系列信号を光量制御での主走査制御からの走査信号に対応付けることで異常なレーザが特定でき、さらにレーザ駆動状態として自動光量制御時の負帰還状態を入力側を検知することに加えて出力側も検知することで異常状態を高い精度で検知できる光量制御装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る光量制御装置の構成を示す回路図である。
【図3】本発明の第3の実施形態であって、図2の構成の詳細な回路図である。
【図4】本発明の第4実施形態に係る光量制御装置の構成を示す回路図である。
【図5】本発明の第5実施形態に係る光量制御装置の構成を示す図である。
【図6】本発明の第6実施形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の第7実施形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図8】本発明の第8実施形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第9実施形態に係る光量制御装置の構成を示す回路図である。
【図10】本発明の第10実施形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図11】本発明の第11実施形態に係る光量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図12】本発明の第11実施形態に係る光量制御装置の動作を示す波形図である。
【図13】本発明の第12実施形態に係る光量制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図14】図13に示すドライバの内部構成を示す図である。
【図15】本発明の光量制御装置を備える画像形成装置の一態様であるレーザホログラフィにおけるレーザ走査系の構成例と、各センサ出力とを示す図である。
【符号の説明】
11 受光器 LD1、LD2 発光素子 110 駆動回路
1131、1132 駆動回路
1000 駆動回路、 800 対応付け回路、900 走査回路
950 走査制御回路、850 最終状態通知回路
110、1141、1142 スイッチ
620 入力範囲検知回路、 640 出力範囲検知回路
701、702、1441、1442、710、711、704、705、707、708 比較器、
703 差動出力増幅器
706、709 差動増幅器
713 バッファ
714 平衡不平衡変換アンプ(703を組み合わせ差動増幅器として動作)
10 光量制御装置 LD1〜LD32 発光素子
1001〜10032 ドライバ 200 共通制御電位設定回路
211 演算増幅器(オペアンプ) 212、213 定電流源
214、215 負荷 216 定電圧源
300 電流アンプ 400 光量モニタ
500 強制点灯回路 600 APC回路
61 オペアンプ SWfb1〜SWfb32 スイッチ
Cfb32〜Cfb32 コンデンサ
Vref、Vref1、Vref2 APC基準電圧
150 バス COUT 端子 Cd1〜Cd32 コンデンサ
LDOUT 端子 LDCOM 端子 105 負荷
PD 受光器 SW19 スイッチ 21、22 乗算器
30 電流源 26 オペアンプ 28 インバータ
80 電圧印加時間調整回路 81 遅延回路
82 排他的論理和回路 70 電流生成回路
75 バイアス電流設定用スイッチ
34 オペアンプ 32 定電流源 24 負荷
35 オペアンプ 900 バイアス回路
31 電流源 R11、R21 抵抗 C11、
Cd、C1、C2、C3−1、C4−1、C3−2、C4−2 コンデンサ
SW1、SW2、SW3、SW5−1、SW5−2、SW5−3、SW5−4、SW6−1、SW6−2、SW6−3、SW6−4、SW7、SW8、SW11、SW11−1、SW11−2、SW12、SW13、SW15−1、SW15−2、SW16 スイッチ
Claims (10)
- 複数の発光素子と、複数の発光素子からの光を受光する共通の受光素子と、複数の発光素子を順に点灯させる走査回路と、受光素子からの受光信号と目標光量に対応した信号に基づいて光量制御時の制御信号を作成する誤差増幅器と、制御信号に基づいて前記走査回路で選択した発光素子を駆動する駆動手段とを備えた光量制御装置において、
発光素子の駆動状態を反映する駆動に関する時系列信号を生成し、該時系列信号それぞれの最終値を、前記走査回路への走査信号を元に前記複数の発光素子に関連付ける対応付け回路を具備することを特徴とする光量制御装置。 - 前記対応回路がカウンタである請求項1記載の光量制御装置。
- 前記時系列信号が光量モニタ信号を元にする信号である請求項1記載の光量制御装置。
- 時系列信号が駆動電流を元にする信号である請求項1記載の光量制御装置。
- 時系列信号が差動増幅器の入力差動電圧を元にする信号である請求項1記載の光量制御装置。
- 発光素子と、発光素子からの光を受光する受光素子と、受光素子からの受光信号と目標光量に対応した信号に基づいて光量制御時の制御信号を作成する誤差増幅器と、制御信号に基づいて発光素子を駆動する駆動手段とを備えた光量制御装置において、
前記誤差増幅器の出力電圧が受光信号に影響する範囲の外にあることを検知する検知回路を具備することを特徴とする光量制御装置。 - 前記誤差増幅器の出力電圧が受光信号に影響する範囲の外にあることを検知する検知回路を具備する請求項1から5のいずれか一項記載の光量制御装置。
- 前記対応付け回路は、前記複数の発光素子に関連付けられた前記時系列信号それぞれの最終値と、前記検出回路の出力信号とに応じて発光素子毎に発光素子の状態を示す信号を出力する請求項7記載の光量制御装置。
- 前記差動増幅器の差動電圧範囲が、差動増幅器初段の能動負荷の制御電位を差動電流源電流値の1/2よりも増加させて設定したことを特徴とする請求項5記載の光量制御装置。
- 前記作動増幅器の差動入力にオフセットをキャンセルする回路を有する請求項9記載の光量制御装置。
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